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パソコンのSSD(ソリッドステートドライブ)の仕組みを理解しよう その1 SSDのメリットとデメリット

こんにちは、トトロ兄さんです。
今回は、パソコンのSSD(ソリッドステートドライブ)についての話です。

 

はじめに

前回は、ストレージ(記憶媒体)についての種類について書きました。

今回は、その中でも一番注目されているSSD(ソリッドステートドライブ)について、その仕組みについて理解します。
前回の続きを思い出してもらうために、内蔵型のSSDを2種類もう一度写真付きで掲載します。

2.5インチ型内蔵SSD

厚さ:7mm 規格: SATA

基盤型内蔵SSD

長さ:M.2 2280 規格:SATA、PCIe3.0×4、PCIe4.0×4

思い出してもらえましたか?

では、はじめましょう。

 

SSDのメリットとデメリット

SSDが注目されている理由は、その理由は、「速い」「軽い」「壊れにくい」からです。また、欠点としては「高額」なことです。

速い理由

速いと書きましたが、どれほど早いのでしょうか。接続するインターフェス(接続仕様)ごとに見てみると、その速さの差がわかります。下の表を見てみてください。

内蔵型HDD・SSD インタフェース 規格読込速度
2.5インチSSD SATA 600MB/秒
基盤タイプSSD
M.2 2280
SATA
PCIe 3.0 x4 4,000MB/秒
PCIe 4.0 x4 8,000MB/秒

規格上の読込速度(転送速度)を見てみると、基盤タイプのSSDは、PCIe(PCI Express) という規格になっていて、SATAよりも6倍以上速くなっています。

規格上の読込速度を表にしてみましたが、実際のSSDのスビートを図るベンチマークというソフトを使って調べてみると、規格ほどのスピードは出ませんが、SATAとPCIeの差は歴然と現れてきます。

現在のインターフェイス(接続規格)の順番でみていくと、PCIe、SATA、USBの順番で転送速度は速くなっており、実際の製品もこの順番で速いです。

そのため、パソコンの起動ドライブであるCドライブ(Windowsやプログラムをインストールしてあるドライブ)を、PCIe規格のSSDにするのが一番お勧めとなるのです。

Cドライブが速いとパソコンの起動時間も短くなります。パソコンは、電源を入れると、CPUからCドライブにアクセスしてWindowsやプログラムを読みに行き、メモリに展開して画面に表示させます。このCドライブの読込速度が速ければ早いほど、パソコンの起動も速くなるのです。すぐにパソコンを立ち上げて作業に入りたい。そういったことは、何度もありますよね。

 

SATAのHDDとSSDではどっちが速い?

ここで、2.5インチHDD2.5インチSSDがあったけれど、同じSATAの規格でどっちが速いの?という疑問が出てきます。

答えは、2.5インチSSDの方が、圧倒的に速いです。どうしてでしょうか?

それは、HDDSSDの仕組みが違うからです。

HDDは、高速に回転する磁気ディスクにデータが記録されています。そのため、高速に回転する磁気ディスクの上に、磁気ヘッドを移動させてデータを読み書きをします。

それに対して、SSDは、機械的に動作する部分はありません。すべてが電子回路となっているので、データを書き込みするフラッシュメモリを高性能なコントローラーで読み書きをします。機械的な動きもないために物理的なロスもなく、高性能なコントローラーを使うので、HDDUSBメモリなどより圧倒的に速く読み書きできるのです。

このような理由から、同じ2.5インチでしかもSATAも一緒なのですが、HDDSSDを比較した場合には、SSDが圧倒的に速くなるのです。

2.5インチのHDDが搭載されたノートパソコンのHDDを、SSDに交換するとサクサク動くようになったという話を聞きますが、その理由は、HDDSSDの仕組みが違うからなのです。

 

速さ以外の違いは?

速さ以外の違いを、一覧表にしてみました。

HDD SSD
容量当たりの単価が安い 容量当たりの単価が高い
回転音がうるさい 電子回路で静か
回転するので衝撃に弱い 電子回路なので衝撃に強い
  書き換え回数に上限がある

順番に見ていきましょう。
容量当たりの単価は、圧倒的にHDDの単価の方が安いです。令和2年11月1日現在、2.5インチのHDDは約1万円程度ですが、2.5インチのSSDは、25000円程度します。2.5倍の価格差です。基盤型内蔵SSD(PCIe3.0×4.0)に至っては、2TBのSSDで45000円程度です。実に4.5倍です。HDDに比べ6倍ほど速いので、仕方がありません。

また、動作音についても、HDDは磁気ディスクが高速回転します。5400回転や7200回転などあり、特に7200回転の動作音は気になることでしょう。一方、SSDは電子回路なのでそもそも動作する部分がありません。なので、SSDは無音です。この差は大きいです。

SSDが電子回路で動作する部分がないので、衝撃にも強くなります。それに比べ、HDDは磁気ディスクが高速で回転しているので、衝撃に弱いです。回転数が高いHDDの場合には、回転による振動対策も必要になる場合があります。

ここまで見てくると、SSDは、確かに価格は高いのですがよいことばかりのように感じます。しかし、最後に、書き換えの上限があるという問題があります。磁気ディスクにはないことです。

 

SSDには書き換え回数の上限がある

フラッシュメモリの最大の欠点が、この書き換え回数に上限があるということです。
これは、電子回路の仕組みが原因なのです。

フラッシュメモリは、「浮遊ゲート」と呼ばれる領域に電子をためることでデータを保持しています。その「浮遊ゲート」の部分に書き込みをする際に、「トンネル酸化膜」といわれる部分を通るのですが、そこの膜が書き込みを繰り返すことで劣化して正常に機能しなくなってしまうからなのです。

そこで、SSDのスペックには、SSDの寿命の目安として「TBW(ティビータブリュー)」という数字が示されています。TBとは、テラバイトのことで、SSDがどれだけ書き込めるかという総量をあらわす数字で、大きい数字であればあるほどよいということです。

ただ、実際のところは、それぞれの製品で示されているTBWになるほどの書き込みを行うかというと疑問です。例えば、PCIeのSSDでは500TBW以上というのが多くなっていますが、毎日1TBの書き込みで500日(1年半程度)、毎日500GBで1000日(3年程度)、通常の使い方で1日に500GBも書き込みに使う方はそれほど多くないでしょう。現実的な毎日100GBにすると、なんと5000日になり13年以上になります。

そう考えると、書き換え回数の上限があるといっても、実はそれほど気にする必要もないのです。また、万一、書き込み上限をこえたとてしても、すぐにデータが書き込めないという状態にはならないので、あくまで目安と思えばよいでしょう。

 

フラッシュメモリは長期保存に向かない

書き換え回数の上限よりもこちらの方が気をつけるべきかもしれません。

フラッシュメモリの場合、「浮遊ゲート」と呼ばれる領域に電子をためることでデータを保持すると書きましたが、実は、この保持し続けるには、微量ですが電力が必要なのです。なので、長期間通電しない状態が続くと、「浮遊ゲート」から電子が抜けてしまうのです。

パソコンからUSBメモリSDカードを取り外して、机の中などに長期間そのままにしておくのは注意が必要です。1カ月や半年で電子が抜けてしまうことはありませんが、数年単位で放置しておくと電子が抜けてしまいデータを読み込めない状態になることもあるでしょう。

SSDの場合は、パソコンに装着したまま使うのが普通なので心配はありません。また、SSDを使わなくなったときは、そのSSDをもう使うことがなくなったためにパソコンから外すことになるので、電子が抜けることに関してあまり神経質になる必要はありません。

ただ、フラッシュメモリの特徴として、覚えておいて、USBメモリSDカードの長期保存には注意したいものです。

 

まとめ

今回は、パソコンのSSDのメリットとデメリットということで書きました。
いかがだったでしょうか?

SSDは、圧倒的に「速い」です。「高価」だけど、圧倒的によい製品です。
SSDを知れば知るほど、HDDをすべてSSDに交換したい!と思ってきてしまいます。
ちょっと高価だけど、パソコンを使っている作業中のストレスは極力押さえたい。
その気持ち、すごく分かります。
まさに私などはそんな人間です。

次回も、SSDの特徴をもう少し書きたいと思います。
しっかりSSDの特徴をつかんで、自分のパソコンにあったSSDを取り付けたいですからね。

今回の記事が皆さんにお役に立てれば幸いです。
最後まで読んでいただき、ありがとうございました。
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